新型智慧城市白皮书：5G专网分册

「前言」 当前，国家经济和社会转型加速，5G应用加速普及，国家正在加速培育数据要素市场、推进国家治理和治理体系现代化、推进新型基础设施建设。5G致力于应对多样化差异化业务的巨大挑战，满足超高速率、超低时延、高速移动、高能效和超高流量与连接数密度等多维能力指标。 因此，ITU（国际电信联盟）认为：如果一个网络能够具备同时服务以下业务场景的通信能力，那么这个网络就可以称为5G网络。于是会在2015年的ITU议上，全球主要运营商和设备商共同定义了5G的三类典型应用场景： 5G未来业务及关键能力指标要求 一是增强型的移动宽带eMBB。这种应用场景下，智能终端用户上网峰值速率要达到10Gbps甚至20Gbps，为虚拟现实VR/AR、无处不在的视频直播和分享、随时随地的云接入等大带宽应用提供支 持。 二是大连接物联网mMTC。这种场景下，5G网络需要支撑100 万/平方公里规模的人和物的连接。 三是低时延、超可靠通信uRLLC。这种场景要求5G网络的时延达到1毫秒，为智能制造、远程机械控制、智能电网、智能医疗、辅助驾驶和自动驾驶等低时延业务提供强有力的支持。 从时间节奏上看，5G标准化进程经历了多次的提速过程。日前，在匈牙利布达佩斯召开的3GPPRAN第96次会议圆满结束。在本次会议上，3GPPRlease17标准宣布冻结，标志着5G第三个版本标准正式完成。3GPPRAN于2020年第二季度启动R17标准研究与制定工作，历时2年3个月后终于完成。R17让更多5G系统增强功能逐步走向成熟，将5G持续扩展至全新终端、应用和商用部署。同时，作为5G标准第一阶段的最后一个版本，R17标准的冻结也意味着3GPP面向5G-Advanced的标准制定工作将全面展开。 随着5G标准的不断演进，其商用空间也随之不断拓展。通过R17在商用性能提升、新特性引入和新方向探索等方面的努力，5G将进入更多应用场景，并与我们的日常生活和工作产生更紧密的联系。 指导单位 中国移动集团公司政企事业部 编写单位 中移系统集成有限公司华为技术有限公司 浪潮软件集团有限公司中兴通讯股份有限公司鼎桥通信技术有限公司 「本书编写组」 主 编 徐成国 （中移系统集成有限公司） 参 编 宋云燕、曹哲、王淦 （中移系统集成有限公司） 王海涛 （华为技术有限公司） 孟宪东 （浪潮软件集团有限公司） 杨志远 （中兴通讯股份有限公司） 王浩然 （鼎桥通信技术有限公司） 「目录」 01行业趋势 02愿景内涵 03整体架构 04应用场景 05经典实践 06生态合作 01 行业趋势 1.1.15G扬帆为专网发展打开政策空间 2021年7月5日，工业和信息化部等十部门以工信部联通信 〔2021〕77号发布通知，公布《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》（以下简称“计划”）。计划以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，面向实体经济主战场，面向经济社会数字化转型需求，统筹发展和安全，遵循5G应用发展规律，着力打通5G应用创新链、产业链、供应链，协同推动技术融合、产业融合、数据融合、标准融合，打造5G融合应用新产品、新业态、新模式，为经济社会各领域的数字转型、智能升级、融合创新提供坚实支撑。 在大的政策背景下，全国各个区域纷纷发布行动计划：北京到2022年投入300亿网络建设，核心功能区等实现网络覆盖，实施“一五五一”工程，推动5G应用落地，培育5G新业态。广东计划2022年实现主要城区连续覆盖，建设基站17万座，发展4千万用 户，孵化示范应用场景100个，创新能力达到世界领先。上海计划到 2023年底，5G基站密度提升到每平方公里10个，每万人拥有5G基站数提升至28个，80%楼宇实现5G室内覆盖，积极推进5G应用“海上扬帆”行动计划，5G应用案例总规模已有近1000项，获得国家层面认定的重点专项和试点的5G融合应用已有超过200项。 1.2.15G标准化为5G专网提供强力支撑 北京时间6月9日晚10点，在匈牙利布达佩斯召开的3GPPRAN第96次会议圆满结束。在本次会议上，3GPPRlease17标准 （以下简称R17）宣布冻结，标志着5G标准演进第一阶段圆满结束。 从技术演进阶段来划分，5G第一轮技术标准分为三个阶段，分别是R15、R16和R17。其中R15版本将主要解决eMBB类业务的接入问题，同时解决部分uRLLC业务接入问题。而R16将解决5G网络的大部分问题，满足对三大类业务场景的支持，实现5G的完全网络能力。作为前两个5G标准版本的持续推进，5GR17为多项基础性技术带来了更多增强特性，包括容量、覆盖、时延、能效、移动性，R17版本的冻结，将进一步促进5G能力再上新台阶。中国移动全面深入参与了R17标准的制定工作，技术提案总量达3000余篇，主导立项30余项，在技术贡献和标准影响等方面做出了突出贡献。 图15G演进路线 R17版本引入了“新终端”“新网络”和“新功能”，对进一步拓展5G应用场景大有裨益。通过降低终端的带宽和天线数目、简化双工传输、裁减协议流程功能、减少功耗开销等手段，在智慧城市、工厂传感、视频监控及可穿戴设备等更多应用场景中，打造新型轻量级终端，满足低成本、低功耗、中等数据速率的物联需求；在公共安全、赛事直播等多种场景中，R17版本中的天地一体新网络技术的卫星天链中继与地面通信相辅相成，共同构建空天地一体化立体融合网络，为用户提供无处不在、无时不在的通信服务。 1.2.25G专网加速在行业市场创新应用 随着5G标准的完善和商用的加速推进，5G正在引领和催生各行各业的变革，移动网络将能够与更多的产业深度融合，实现“人和 物”“物和物”快速相连，人类社会加速迈入万物互联时代。以5G为代表的“新基建”成为经济发展的新动能，重点发展的各大新兴产业如工业互联网、车联网、人工智能、远程医疗等都需要5G作为产业支撑。 2B市场呈现需求多样化特点，垂直行业领域众多，制造、电力、安防、金融等行业，对网络覆盖、可靠性、安全隔离性、数据保密 性、设备移动性、网络控制权等特性的要求均不同于公网，基于公网的5G网络方案难以满足需求，需针对行业的特定场景提供定制化专用网络服务。 传统专网技术已无法完全满足垂直行业日新月异的业务需求，4GLTE专网频率带宽窄、时延较大、网络和终端成本高；Wi-Fi网络受限于其技术原理，在可靠性、稳定性和移动性等方面表现较差，且无法承载多域多类业务。5G在速率、时延、可靠性及连接数等关键连接能力指标上都有跨越式提升。5G定义的eMBB、uRLLC、mMTC三大业务场景，与人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算等技术深度融合，极大地拓展了通信技术的应用范畴。服务化架构以及网络切片等新特性，增强了网络的柔性和灵活性，支持根据不同行业用户的需求，进行网络功能的重组定制、独立升级演进，使得5G网络可为各行业领域的业务应用提供理想网络支撑。 智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市各行各业，基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态，实现信息 化、工业化与城镇化深度融合。而5G技术可以利用三大场景 （eMBB、uRLLC、mMTC）将分布广泛、零散的人、机器和设备很好地连接起来，构建统一的互联网络。5G的优势使其成为构建深层感知、广泛互联的新一代智慧城市基础设施。 未来，基于智慧城市的不断发展，5G、人工智能、大数据的能力将不断融合，并最终实现智慧的数字孪生城市。在此过程中，安全框架与安全能力将不断演进与完善，切片安全、安全智能、数据安全、安全可视化等技术将得到深化应用，最终为政府、行业、人民提供更便利、更安全的城市生活环境。 02 愿景内涵 2.1愿景 中国移动致力于打造5G精品网络，推动5G最大化地使能千行百业。构建创新5G应用及行业平台，以5G+AICDE为技术方向，打造平台模式，推动5G专网+应用、5G专网+平台、5G专网+生态的模式，提供咨询、解决方案、交付、运维一体化服务，为各行各业提供端到端一站式服务。5G+智慧城市以5G为核心，以顶设、建设、融资、运营为路径，以国家新型智慧城市发展规划为指引，以成为数字拿生城市的构建者、整合者、运营者为目标，致力于推动以5G技术与城市融合，赋能城市闭环经营，发展数字经济，助力城市变革。 2.2内涵 推动城市治理能力将大幅提升。随着5G网络和其他下一代设备的推广，社会将在人工智能、区块链、增强和虚拟现实等领域拥有以数据为中心的应用，并将进一步促进数据供求，使世界成为一个真正的数字社会。智慧城市在经历了以应用驱动的概念导入阶段、以技术驱动的试点探索阶段，以数据推进的统筹推进阶段，已经进入数字化转型的4.0阶段。数字化转型阶段的特点是技术赋能结合机制创新，用数字化转型的方式整体驱动生产方式、生活方式和治理方式的变革，最终达到城市化转型升级和可持续发展的目的。 推动城市感知的灵活度+城市服务的精细度。很多以前需要开挖路面、繁复布线的摄像头、智慧表计，现在可以通过5G专网实现安全的无线互联。5G﹢传感设备可以按需要临时或长期布设，即安即 用，极大地提升了城市感知的灵活度，为全域感知、数字孪生城市提供完善的数据基础，助力智慧城市建设从有线互联迈入移动互联时代。在5G加持下，物理城市正在和虚拟城市相融合，过去的物理信息正在变成极具价值的数据资产，指导城市治理、生产生活的优化，持续发挥数据动能，释放数据价值。 03 整体业务架构 3.1业务架构 智慧城市数字化转型向纵深发展，对带宽、时延、安全性等方面的要求越来越苛刻，需要在靠近用户端，提供快速灵活部署的计算和连接能力，满足低延时、高带宽的业务发展新趋势。通过搭建云网边端体系，搭建符合智慧城市云网融合体系。 图25G专网整体架构 图35G+边缘计算整体架构 图45G+云网融合整体架构 3.2专网架构 中国移动5G行业专网核心网与面向大网用户的SA网络相对独立，采用“核心网独立部署，无线共用为主按需专用，共用传输资源按需隔离”的方式组网。 图55GSA组网架构图 3.2.1优享模式 优享模式的5G专网，提供面向公众的无线资源，通过QoS、DNN、网络切片等手段，实现业务逻辑隔离，满足客户对特定网络速率、时延及可靠性的优先保障需求，支持按需灵活配置。该种模式主要面向大部分广域业务和部分局域业务，如工业园区视频监控、人员及物品跟踪、数据采集类业务等。 业务范围 优享模式5G专网面向行业客户提供专网及增值产品订购及管理，面向物联网卡提供开卡、产品订购及业务管理等服务。 业务特征 3.2.1.2.1业务加速 为签约用户提供优先调度能力，基于5QI优先级调度用户的数据包，提供差异化业务质量。物联网卡订购卡产品时选择不同的加速档位完成业务办理。 3.2.1.2.2业务隔离 共享大网UPF资源，使用DNN和网络切片为签约用户提供专用业务数据通道，实现流量的定向汇聚，确保数据安全，并降低业务时延。 行业客户选择办理业务隔离产品，则网络侧基于全网默认切片为其开通全网/省内专用DNN完成业务办理，另外包含可办理的业务还有多DNN、PCC策略等。 3.2.1.2.3网络运维服务 为签约用户提供网络运行状态、切片指标查询，网络监控报警能力。该服务只面向监控切片。该能力仅适用于SA网络。 5G专网优享模式面向行业客户、客户经理、专网运营管理人员提供面向监控切片的网络运行状态、网络监控报警能力，以上能力支持通过5G专网自服务门户查看。 3.2.2专享模式 5G专网的专享业务模式，通过数据分流和边缘计算等技术手段，结合优享业务能力，提供监控切片或专用切片及专用用户面下沉园区，满足企业客户数据不出场、超低时延、专属网络的需求，达到数据流量卸载、本地业务处理的效果。该种模式主要面向局域业务，且对网络时延和隔离保障有较高的要求，网络部署成本较优